Foto: Mariko Margetson / Unsplash

Stelele și busola internă ghidează moliile și păsările14 min read

De Gareth Willmer 24.10.2023

O serie de întrebări despre cum se orientează animalele migratoare își găsesc răspunsul prin studiul moleculelor oculare și al domeniului cuantic.

Poate că moliile bogong gri-maronii (Agrotis infusa) nu par cine știe ce când ne uităm la ele, însă în fiecare an parcurg o călătorie nocturnă demnă de atenție. Miliarde de astfel de molii zboară până la 1.000 de kilometri din câmpiile din estul Australiei până în peșterile din munți, pentru a scăpa de arșița verii.

Acestea sosesc spre sfârșitul lunii septembrie de la locurile lor de împerechere. Până la 17.000 de molii se înghesuie pe fiecare metru pătrat al pereților peșterilor, unde stau într-o stare latentă, într-un lanț muntos din sud-estul Australiei, cunoscut sub numele de Alpii Australieni.

Un extra-simț

„De obicei, parcă ar fi solzii unui pește atunci când intri în aceste peșteri vara”, spune prof. Eric Warrant, biolog la Universitatea din Lund (Suedia). „Este absolut uimitor.”

Toamna, moliile zboară înapoi ca să se împerecheze, să depună ouă și să moară. Progeniturile lor repetă aceeași călătorie fără să o mai fi făcut vreodată – o abilitate care i-a nedumerit mult timp pe cercetători.

Deși se știe că insectele, păsările, țestoasele și peștii se pot orienta folosind câmpul magnetic al Pământului, mecanismele specifice utilizate pentru a activa acest „al șaselea simț” au rămas un mister. La fel și legătura cu alte potențiale repere senzoriale.

Mai multe cunoștințe în acest domeniu ar putea sprijini eforturile de conservare și ar putea ajuta la oprirea pierderilor larg răspândite ale biodiversității, în contextul avertismentelor oamenilor de știință că lumea se confruntă cu a șasea extincție în masă.

În 2019, populația de molii bogong a suferit un colaps de 99,5%„‘A 99.5% decline’: what caused Australia’s bogong moth catastrophe?”, theguardian.com din cauza secetei. Deși numărul lor a mai crescut de atunci, încă este cu mult sub nivelul înregistrat anterior.

O specie crucială

Moliile sunt vitale pentru viața plantelor pe care le polenizează și pentru fauna care depinde de ele pentru hrană. Unul dintre animalele a căror existență este critic periclitată din acest motiv este oposumul pigmeu de munte (Burramys parvus).

„Molia bogong este o specie fundamentală în ecosistemul alpin, astfel că supraviețuirea ei este critică”, spune Warrant.

Acesta a condus un proiect care a beneficiat de finanțare din partea UE pentru a descoperi unele dintre secretele abilităților de orientare ale moliilor bogong. Denumit MagneticMoth,„Hunting for the elusive “sixth” sense: navigation and magnetic sensation in a nocturnal migratory moth”, cordis.europa.eu proiectul s-a încheiat în august 2023 după șase ani.

Echipa lui Warrant a ținut molii bogong migratoare într-un simulator de zbor exterior. Cercetătorii au putut confirma astfel că moliile se folosesc într-adevăr de câmpul magnetic al Pământului pentru a se orienta.

Următoarea sarcină a fost să afle cum fac moliile acest lucru și unde sunt situate mecanismele implicate.

Echipa a investigat moleculele denumite criptocrome. La păsări, dovezile sugerează că criptocromele din ochi le-ar putea permite să „vadă” câmpurile magnetice.

Deși analizele genetice ale proiectului nu au ajuns încă în stadiul rezultatelor finale, Warrant crede că acestea vor dovedi că criptocromele sunt responsabile pentru simțul magnetic al moliilor bogong.

O surpriză stelară

Echipa a făcut și o serie de descoperiri care au dus lucrurile în direcții noi.

„Am descoperit o serie de alte lucruri care cred că sunt, în fapt, și mai interesante decât această capacitate senzorială”, spune Warrant.

Unul dintre acestea este faptul că moliile se folosesc de stele – pe lângă câmpul magnetic al Pământului – pentru a se orienta. În laborator, celulele lor cerebrale au răspuns la rotația unui cer nocturn proiectat.

Warrant spune că, până acum, s-a crezut că abilitatea de a folosi repere de pe cerul nopții pentru a naviga într-o direcție anume este specifică numai oamenilor și anumitor specii de păsări migratoare nocturne. S-ar părea că și moliile au o astfel de capacitate, chiar dacă au un cap mult mai mic.

„Se pare că. pe baza informațiilor genetice moștenite,  moliile pot călători în direcția migratoare, sub un cer nocturn înstelat, chiar dacă am îndepărta câmpul magnetic al Pământului”, spune Warrant. „Ceea ce poate face această insectă minusculă, cu creierul cât a zecea parte din volumul unui bob de orez și ochii mai mici decât un vârf de ac, este întru totul surprinzător.”

Această descoperire sugerează și că moliile bogong ar putea folosi o „ierarhie” a reperelor pentru a se orienta, având capacitatea de a se baza pe alte indicii atunci când unele nu sunt disponibile. În așteptarea aprofundării cercetărilor, Warrant presupune că reperul principal ar putea fi chiar stelele.

Idei cuantice

Înțelegerea modului în care păsările migratoare folosesc câmpul magnetic al Pământului a fost dintotdeauna o provocare, cu implicații pentru eforturile de conservare.

Iar aceasta se datorează, în parte, faptului că interacțiunile magnetice implicate păreau prea slabe pentru a determina reacțiile chimice necesare.

Însă cercetătorii își îndreaptă acum atenția către o posibilă explicație: scara „cuantică” atomică și subatomică la care comportamentul materiei nu urmează regulile obișnuite.

„Există un mecanism mecano-cuantic prin care astfel de interacțiuni magnetice slabe pot afecta relațiile chimice”, spune prof. Peter Hore, chimist la Universitatea din Oxford.

Explorează această posibilitate în calitate de coordonator al unui proiect finanțat de UE, denumit QuantumBirds.„Radical pair-based magnetic sensing in migratory birds”, cordis.europa.eu Proiectul se întinde pe șase ani și se va încheia în martie 2025.

Lumină albastră

La fel ca în cazul moliilor bogong, accentul se pune pe criptocrome, care servesc drept busolă pentru a ajuta păsările să se orienteze atunci când migrează.

Denumirea „criptocrome” este derivată din greacă, însemnând „culoare ascunsă”. Acestea sunt molecule sensibile la lumina albastră pe care le au unele animale și se crede că au un rol în abilitatea mai multor specii de a simți câmpul magnetic.

„Păsările migratoare au cel puțin șase criptocrome diferite în ochi”, spune Hore. „Trebuie să analizăm care dintre acestea ar avea, cel mai probabil, o funcție senzorială magnetică.”

Echipa s-a oprit la o criptocromă denumită 4a – Cry4a – din mai multe motive, inclusiv modificarea nivelurilor proteinei la măcăleandrul migrator nocturn.

„Criptocroma 4a arată o variație sezonieră, cu niveluri mai mari primăvara și toamna”, spune Hore. „Acest lucru ar corespunde migrației.”

Cu Cry4a în culturile de laborator, echipa QuantumBirds a găsit dovezi că molecula are o sensibilitate magnetică mai pronunțată decât în cazul acelorași proteine la porumbeii nemigratori și găini.

Deși ar fi nevoie să se testeze Cry4a la măcăleandrii vii pentru a confirma că acesta este mecanismul implicat, rezultatele sunt promițătoare, potrivit lui Hore.

„Se pare că această criptocromă are proprietățile potrivite pentru a fi baza busolei magnetice a păsărilor”, spune Hore.

Instinctul de revenire acasă

Înțelegerea modului în care se orientează păsările migratoare ar putea fi cheia viitoarelor eforturi de conservare, mai ales că acestea pot fi greu relocate din cauza instinctului de a se întoarce în habitatul lor, potrivit lui Hore.

„Dacă am reuși să înțelegem mecanismele pe care se bazează pentru a se orienta, poate că le-am putea păcăli să creadă că își doresc să rămână acolo unde le-am pus”, spune acesta.

Iar Warrant de la Universitatea din Lund spune că aprofundarea cunoștințelor în legătură cu modul în care se orientează viețuitoarele, inclusiv molia bogong, ar putea duce la dezvoltarea unor sisteme de navigație alternative GPS-ului, pe care să le putem folosi.

Înțelegerea instinctului de revenire acasă al moliilor – împreună cu rolul lor crucial în cadrul ecosistemului – reprezintă un alt motiv pentru asigurarea protejării lor.

„Conștientizarea faptului că până și o insectă umilă merită să fie salvată este un pas important în direcția cea bună”, spune Warrant.

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate de UE.


Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.



Text de

Gareth Willmer

Este jurnalist de știință freelancer, din Londra, care scrie despre știință, tehnologie, mediu și dezvoltare globală. a colaborat cu New scientist, Nature, SciDev.Net, Devex.

ȘTIINȚĂ|FYI

Tehnologia CRISPR/Cas9, folosită, în premieră, pentru a face fotosinteza mai eficientă la plante

De
Momentul marchează un nou avans în îmbunătățirea genetică a culturilor agricole, de data aceasta fără introducerea de ADN străin.
ȘTIINȚĂ|RO-CERCETARE

Cercetarea românească în mai: România și spațiul

De
România va duce pe lună un echipament care să ajute la localizare, dar primul satelit românesc funcțional, unul care ar urma să monitorizeze defrișările, are nevoie de donații. Luna mai a adus și iubitorilor de inteligență artificială o supriză: un model open-source specializat pe limba română.
ȘTIINȚĂ|FYI

Ciorile pot număra cu voce tare

De
O cercetătoare a condus un studiu ca să afle dacă ciorile s-ar putea folosi de anumite vocalizări pentru a număra cu voce tare. Spoiler alert: pot.
ȘTIINȚĂ|FYI

Microbii de pe haine ajută la rezolvarea crimelor

De
O nouă cercetare arată că populația de bacterii de pe pielea unei persoane lasă urme pe hainele pe care le poartă. Urme care ar putea fi folosite pentru soluționarea crimelor.